日凌

日凌概述

每年春分和秋分前后，太阳运行到地球赤道上空。由于这时太阳距离地球最近，太阳发出的电磁波对地球的辐射最为强烈，这就是天文学上的“日凌”现象。由于通讯卫星多定点在赤道上空运行，在这期间，如果太阳、通信卫星和地面卫星接收天线恰巧又在一条直线上，那么电磁波对于人造卫星的影响也就最为强烈，严重的会造成卫星信号传输出现障碍，地球上的卫星接收系统在接收到卫星信号时也接收到大量太阳辐射的杂波，无法识别有用信号，造成信号质量下降甚至中断。

日凌对通信信号的干扰大约要持续十天左右。但是不同卫星、不同地域受干扰的时间也会不同。纬度越高影响越早，不过结束也早；纬度靠南的地区则相反。

卫星通信，就是利用通讯卫星作为中继站来转发无线电信号，实现两个或多个地面卫星站之间的通信，是现代通信技术和航天技术相结合并由计算机实现其控制的先进通信方式。它居高临下，视野开阔，不受地理条件的限制，也不受自然灾害的影响，只要在它的覆盖范围内，不论距离的远近，都可以实现通信。但是，在卫星通信过程中，地面卫星接收站（以下简称“地面站”）每年都要在春分和秋分前后遇上两次接收信号中断的现象，这种现象是太阳造成的，被人们称为“日凌中断通信”。

地球自转的轨道与太阳成23.5度的倾斜角，因此每年太阳会在3月21日(春分)及9月23日(秋分)时经过地球赤道上空。

地球同步轨道通信卫星位於离地球赤道上空约36,000公里的轨道位置上，与地球保持同步转动。因此，每年春分和秋分前后，在卫星地球站所在地的每天中午时分，卫星将处在太阳与地球之间的直线上。这时卫星地球站天线在对准卫星的同时也对准太阳，使太阳产生的强大的电磁波直接投射在地球站天线上。由於太阳产生的电磁波频谱很宽，因此，对地球站来说，该电磁波是一个巨大的噪声源，对其所接受的卫星信号造成干扰从而使接收链路严重恶化甚至中断，这种现象即称为卫星通信的“日凌现象”。

由此可见，日凌现象是卫星通信系统遇到的一种无法避免的自然现象。但日凌只影响卫星地球站的下行链路，不影响其上行链路。它每年均会集中发生二次，即春分(3月21日)和秋分(9月23日)期间，每次约延续6天左右。每次发生时，卫星地球站会连续数天在同一时段内出现接收信号质量下降或通讯中断现象。因此，为保证卫星通信系统的稳定运行，应准确预测出日凌发生的日期和时间，以便及时采取有效措施防范和降低日凌现象对卫星通信电路的干扰。

日凌发生的日期和时间与卫星地球站所处的地理位置和其接收天线的电气特性有关。

地理位置与日凌的关系

日凌与纬度的关系: 纬度影响每年日凌开始和结束的日期。

春分时，地球站的纬度越高(北)，则日凌开始和结束的日期越早；秋分时，纬度越高，则日凌开始和结束的日期越晚。

如果两地经度一样，那麽纬度每相差3度左右，则这两地日凌开始和结束的日期就会相差一天。例如，当地球站工作在C波段，其接收天线为2.4米时。重庆(东经106.5°/北纬29.6°)与贵阳(东经106.7°/北纬26.6°)的日凌发生日期分别为:

春分 秋分

重 庆 3月4日 - 12日 10月2日 - 9日

贵 阳 3月5日 - 13日 10月1日 - 8日

日凌与经度的关系:经度影响每天日凌开始和结束的时间。

地球站的经度越往西，则每天日凌开始和结束的时间越早；经度越往东，则每天日凌开始和结束的时间越晚。

如果两地纬度一样，那麽经度每相差2度，则两地日凌开始及结束的时间会相差约1分钟。例如，当地球站工作在C波段，其接收天线为2.4米时，上海(东经121.5°/北纬31.2°)与合肥(东经117.7°/北纬31.9°)在10月3日的日凌发生时间分别为:

上海: 12时53分 - 59分

合肥: 12时51分 - 57分

地球站电气特性与日凌的关系: 对一个地球站来讲，其日凌持续时间从太阳进入其天线3dB波束宽度开始，以离开其3dB波束宽度结束。因此，地球站的日凌持续时间与其接收频率和天线口径大小有关。

日凌与接收频率的关系:接收频率越高，天线3dB波束宽度越窄，则日凌持续时间越短。例如，对於2.4米天线:

C波段3dB波束带宽:2.2°

Ku波段3dB波束带宽:0.7°

地球每分钟转0.25度，则在天线口径同为2.4米时，C波段日凌持续时间比Ku波段长约6分钟。

日凌与天线口径的关系:天线口径越大，3dB波束宽度越窄，则日凌持续时间越短。例如2.4米的C波段天线3dB波束宽度为2.2度，3.7米的C波段天线3dB波束宽度为1.4度，则2.4米天线的日凌持续时间比3.7米天线约长3分钟。

“日凌”为什么要中断通信？

“日凌”是太阳对某种事物的侵犯。众所周知，卫星通信是靠电磁波传递信息，地面站的接收天线总是对着通讯卫星，将卫星传来的信号会聚于抛物面天线的焦点上，经检波电路检波后进行放大处理的。目前我们普遍使用的通讯卫星都是在地球的赤道平面内距地面约3．6×107米的轨道上受地球万有引力作用绕地球转动的同步卫星（以下简称“卫星”）。其转动方向和周期与地球的自转方向和周期相同，相对地面静止，转一周为一昼夜；而地球又绕太阳在黄道平面内作近似正圆的椭圆运动，转一周为一年。从冬至到春分，地球绕地轴自转的赤道平面与绕太阳公转的黄道平面的夹角不断减小，从春分到夏至其夹角不断增大，从夏至到秋分其夹角又不断减小，从秋分到冬至又不断增大。或者说以地球为参照物，太阳在地球的南、北回归线之间作周期性运动。每年春分和秋分时节，地球自转的赤道平面和公转的黄道平面重合，地球、卫星、太阳在一条直线上。当通讯卫星处于太阳和地球之间的连线上，此时在零纬度的卫星星下点的地面站天线指向卫星，也正好对准了太阳，太阳辐射的强大电磁波干扰信号与卫星发出的正常信号处于同一方向，地面站的接收天线将干扰信号和正常信号均会聚于焦点，使检波系统无法把淹没在太阳强大干扰信号中的卫星信号区分出来，由卫星传送的无线电通信被迫中断，发生“日凌中断通信”现象。如果太阳辐射的电磁波干扰信号与卫星传送的通信信号不同方向，则地面站的抛物面天线就不会将太阳的干扰信号和卫星的通信信号同时会聚于焦点，就不会发生“日凌中断通信”现象。

我国何时发生日凌中断通信现象呢？

地球距太阳约150000000000米，卫星距地面约36000000米，地球的半经约6400000米，卫星与太阳的距离比与地面的距离约大四千多倍，不同纬度的地面站与卫星、太阳连线与黄道平面的夹角变化不大，只有在春分和秋分前后地球、卫星、太阳三者才可能共线。中国处于地球的北半球，由于纬度不同，每当春分节前几天的白天，地球自转的赤道平面与绕太阳公转的黄道平面的夹角由北向南逐渐减小，卫星略高于黄道平面，北半球的地面站、卫星、太阳有时会处在一直线上，或者说太阳从南半球向北半球运动，我国从北到南先后出现“日凌中断通信”现象，纬度越高，发生的越早，但总是在春分节前发生；每当秋分节后几天的白天，地球转动的赤道平面与其公转的黄道平面的夹角由南向北开始增大，或者说太阳从北半球向南半球运动，北半球的地面站、卫星、太阳又会处于一直线上，这段时间我国又开始从南向北逐渐出现“日凌中断通信”现象，纬度越低，发生越早，但一定在秋分节过后发生。当然，日凌中断通信的条件是地球上的地面站与卫星、太阳处于同一直线上，由于地球、卫星、太阳三者的运动，处于同一直线上的时间毕竟很短，又由于经度的不同，各地每次出现“日凌中断通信”的时间也不尽相同。同一地面站的“日凌中断通信”现象一年内将遇到两次，每次持续的天数和每天持续的时间长短则根据地面站的地理位置和天线的大小的不同而不同，一般最多持续一个星期，每天持续5—10分钟，且发生在中午前后。

日凌中断通信现象能否避免呢？

人们把日凌中断通信称为卫星通信的“死角”，是一种自然现象，不能避免。目前，世界各国在卫星通信过程中解决“日凌中断通信”的措施：一是避开。即根据卫星所处的位置，地面站所处的经纬度数，天线的直径，工作时的仰角，方位角等数值，预先计算出地面站出现“日凌中断通信”的具体日期和时间，提前预报，使重要业务通信尽量避开“日凌中断通信”的时间；二是通过另一颗通讯卫星工作。如每年的三月初，“日凌中断通信”现象将在我国部分地区的地面站发生，这期间中央要召开 “人代会”，为了顺利收看电视直播新闻，中央电视台和北京电视台同时直播新闻，当中央电视台使用的亚洲一号卫星临近“日凌”时，北京电视台使用的亚洲二号卫星仍能正常进行直播，使大会盛况和会议精神及时通过另一颗通讯卫星传递给千家万户的电视观众。